Funções dos Telhados Verdes

O planejamento urbanístico sustentável de uma cidade pode ser beneficiado quando da utilização, pelos profissionais habilitados, da bioarquitetura - uma série de soluções pautadas na economia de energia, racionalidade do consumo, redução das emissões de poluentes e na manutenção do ciclo hidrológico local. Dentre várias

alternativas, a tecnologia dos “Telhados Verdes” é excelente, pois influi na retenção das águas pluviais, na insolação, no clima urbano, na biodiversidade e diminui a poluição do ar, conforme observado por Brenneisen (2004), na cidade de Basel, Suiça.

Em países como Alemanha, Áustria e Noruega, o conceito de telhado verde já é amplamente difundido, havendo, inclusive, empresas especializadas no assunto, sobretudo, devido ao antigo interesse desses países em combater a degradação ambiental e a rápida devastação dos espaços verdes em áreas de desenvolvimento urbano acelerado (ARAÚJO, 2007).

Em 1300 a.C na Mesopotâmia - clima essencialmente desértico com invernos suaves a frios e verões quentes, secos e sem nuvens - região correspondente ao Iraque e Kuwait, os sumérios, babilônicos e os assírios utilizaram-se de diferentes gramíneas, crucíferas, leguminosas e outras espécies vegetais para revestimento dos muitos terraços de seus templos religiosos, os chamados Zigurates ou pirâmides com degraus e rampas laterais em forma de torre (OSMUNDSON, 1999). Na Europa e na Índia, durante o Império Romano e Renascença e nos séculos XVI, XVII e XVIII respectivamente, foi comum o uso de trepadeiras e árvores em coberturas de varandas e mausoléus na Itália, França e Espanha. Na Escandinávia, os Vikings usavam nas paredes e coberturas de suas casas, camadas de grama para se protegerem das chuvas e ventos (OSMUNDSON, 1999).

Atualmente na Alemanha existem dez milhões de metros quadrados de telhados verdes, segundo informações de Peck (2002). Trata-se do resultado proveniente da pesquisa de desenvolvimento de tecnologia que selecionou espécies vegetais e diferentes tipos de substratos e ainda estímulos provenientes de leis municipais, estaduais e federais, através de subsídios governamentais (40 marcos/m2) para financiar e incentivar a construção de novos telhados verdes. Na Áustria, segundo Johnston (1996), o subsídio divide-se em três fases, sendo na preimplantação, na implantação e após três anos, a fim de garantir a manutenção do sistema e garantir seu pleno funcionamento, pois o maior interesse destes governos está no benefício qualitativo e quantitativo do gerenciamento das águas pluviais urbanas.

Segundo Correa & Gonzalez (2002), recuperar o meio consiste em reabilitar edifícios e espaços para as novas funções urbanas e ambientais. De acordo com Rivero (1998), a vegetação é um elemento rico em possibilidades, capaz de

promover a harmonia dos recursos, como a forma e a orientação dos edifícios, além das características de serem elementos arquitetônicos fixos ou móveis, que tem como finalidade principal o controle da radiação solar, procurando minimizá-la no verão e otimizá-la no inverno.

A vegetação contribui de forma significativa para a reabilitação do meso-clima urbano, pelo processo de fotossíntese que auxilia na umidificação do ar; o resfriamento evaporativo diminui a temperatura e aumenta a umidade do ar em dias quentes de verão, concluem Romero (2000) e Akbari (apud ARAÚJO, 2007). A vegetação contribui para estabilizar o meso-clima ao seu entorno, reduzindo a amplitude térmica, absorvendo energia e favorecendo a manutenção do ciclo de carbono que é essencial para a oxigenação do ar atmosférico (DIMOUDI & NIKOLOPOULOU, 2003).

Segundo Castanheira (2008), podemos definir, as variáveis de conforto térmico como a temperatura do ar, a temperatura média radiante, a umidade relativa, a velocidade do ar, a vestimenta e o metabolismo. Os índices de conforto térmico são parâmetros que tentam englobar todas essas variáveis em um só número, permitindo caracterizar, de forma rápida, uma situação de conforto ou desconforto térmico.

De acordo com Givoni (1976), as coberturas são os elementos que mais sofrem com as amplitudes térmicas devido a sua grande exposição aos efeitos climáticos. O impacto da radiação solar em dias de verão, as perdas de calor durante a noite e as chuvas afetam as coberturas mais do que qualquer outra parte da edificação, por isso sofrem grandes impactos de variações de temperaturas.

Segundo Velazquez (apud ARAÚJO, 2007), o desempenho térmico de uma cobertura com telhado verde em comparação com uma tradicional pode ser analisado através das medições do fluxo de energia nos dois sistemas de cobertura, considerando a temperatura do ar, temperatura de superfície do telhado, velocidade e sentido do vento e a umidade relativa do ar.

Atualmente o índice mais utilizado é o proposto por Fanger na Dinamarca em 1979. Denominado de Voto Médio Predito (predicted mean vote – PMV), utiliza uma complexa equação empírica para estimar as sensações de conforto, combinando as variáveis de conforto térmico. O PMV é um valor numérico que representa as respostas subjetivas para a sensação de desconforto, seja por frio, ou por calor. Para a situação de conforto, o valor do PMV é zero, para a sensações de

desconforto por frio é negativo e para as sensações de desconforto provocadas por calor é positivo (CASTANHEIRA, 2008). Conclui também, que os limites da zona de conforto são baseados nas temperaturas internas de edificações sem condicionamento artificial. Estes limites foram baseados em pesquisas conduzidas nos Estados Unidos, Europa e Israel por Givoni. É importante ressaltar que os limites superiores de temperatura e umidade aceitáveis são mais altos para pessoas vivendo em países em desenvolvimento e aclimatadas às condições quentes e úmidas. Assume-se que pessoas de países quentes em desenvolvimento, vivendo em edifícios não condicionados, estão mais aclimatadas e toleram temperaturas e/ou umidades mais elevadas. As zonas de conforto podem ser definidas como:

• temperatura limite inferior para o inverno de 18°C ;

• limite superior para o verão igual a 29°C.

Este limite só pode ser alcançado por ventilação natural durante o dia, vestimenta leve, com velocidade do ar interna de 2 m/s (leve brisa) e com um nível de atividade física considerado leve.

Em centros urbanos as superfícies verdes nas coberturas são de estimável beneficio para o conforto ambiental e térmico dos usuários dessas edificações, além da economia de energia para climatização de ambientes internos e da redução do efeito urbano denominado “ilhas de calor”, causado devido ao crescimento urbano desordenado e sem comprometimento com o meio ambiente. Portanto, essas áreas verdes estão se tornando cada vez mais escassas, contudo, a composição de vegetação nas superfícies dos telhados urbanos tem sido uma opção eficiente na manutenção e no aumento das áreas verdes (NIACHOU, 2001).

Nas cidades, as coberturas verdes funcionam como um filtro contra a poluição e na manutenção da umidade relativa do ar, não tendo somente um caráter estético e ornamental (GOMEZ, 1998). No projeto urbanístico das cidades deve-se levar em consideração, não ser apenas uma edificação segura, adequada ao uso, confortável, durável e principalmente econômica, como também as contribuições hídricas para a bacia hidrográfica, tendo o urbanista a responsabilidade de adequar a sua cidade dentro da bacia de modo a evitar possíveis problemas em relação à drenagem natural do terreno, adequando às vias rodoviárias e as áreas residenciais, ás linhas naturais de drenagem da bacia hidrográfica.

O ambiente oferece condições que permitem avaliar o nível de conforto, sendo condições isotérmicas, eletrodinâmicas e acústicas, da pureza do ar e do

conforto visual. As trocas térmicas são fatores que dependem dos materiais usados para acabamentos e vedações do ambiente interior e exterior, e o telhado verde tem um ótimo desempenho em relação ao conforto ambiental proporcionado em relação a outros materiais utilizados para a execução de coberturas tradicionais (GOMEZ, 1998).

Atualmente constata-se nas lojas de matérias de construção uma maior procura por materiais do tipo isolantes térmicos, tanto em regiões de clima quente, quanto em regiões de clima frio e isso se deve a uma exigência de mercado atual que é o conforto térmico, o que em consequência vem aumentar a demanda de energia nas grandes cidades, tanto para usuários residenciais, como comerciais e industriais. O projeto de desempenho térmico de edifícios urbanos depende da exigência térmica interna requerida, das condições climáticas externas e dos materiais de construção utilizados nas vedações do meio interno para o meio externo. Os raios emitidos pelo sol exercem grande influência nas estruturas dos edifícios, principalmente aqueles que não possuem uma proteção térmica adequada à região, sendo os telhados responsáveis pela maior área de incidência de raios solares nos edifícios e consequentemente o maior contribuinte para o fluxo de calor transferido ao ambiente interno. As variações que os telhados sofrem no decorrer do dia são de altas temperaturas, devido á insolação direta e, à noite em virtude do rápido resfriamento ocasionado pelas trocas de radiação de onda longa com a atmosfera (RIVERO, 1998).

O Rio de Janeiro possui, na maior parte do ano, regiões onde existe uma intensa insolação, sendo assim, os telhados, que sofrem as maiores variações térmicas diárias e anuais, deveriam ser o elemento com maior proteção térmica. Neste sentido, uma opção considerável, é a adequação da cobertura dos edifícios. A vegetação aplicada à cobertura pode protegê-la da radiação solar direta, assim como resfriá-la, por intermédio do efeito de refrigeração evaporativa (ARAUJO, 2007).

Segundo vários pesquisadores, as coberturas verdes têm comprovado eficiência nas questões relacionadas à resistência mecânica de impermeabilizantes e estruturas de proteção, segurança contra incêndios, isolamento acústico, proteção térmica e economia de energia, em relação a outros tipos de materiais utilizados em coberturas residenciais, industriais e comerciais, também contribuindo para o desenvolvimento racional e sustentável, utilizando práticas ecologicamente eficientes

e de preservação do meio ambiente, e em consequência melhorando a qualidade de vida em ambientes urbanos.

Quando a vegetação é utilizada estrategicamente em coberturas, é uma contrapartida natural (naturação) considerada como um complemento ecológico aos espaços verdes das selvas de concreto das cidades, além de contribuir para o beneficio térmico interno da construção, tendo capacidade de alterar o seu entorno. Do ponto de vista térmico, os benefícios são inquestionáveis e ainda ajudam na manutenção de microclimas e mesoclimas (WONG, 2003).

Outra forma de intervenção verde, segundo Rola & Ugalde (2007) é a “naturação”, uma tecnologia de aplicação de vegetação sobre superfícies construídas que busca amenizar os impactos do desenvolvimento urbano, através da integração entre espaço urbano, cidadão e natureza. A proposta tecnológica da naturação é a difusão do conceito de utilização da vegetação em telhados verdes aplicados em superfícies de telhados, lajes, como também nas fachadas das construções e os muros verdes. A metodologia preconiza o aumento e ampliação de áreas verdes em áreas edificadas. As vantagens de sua aplicabilidade citadas pelos mesmos autores são as seguintes:

• Atuação positiva no clima de uma determinada localidade, propiciada pela retenção de poeira e substâncias contaminantes em suspensão;

• Aumento da área verde útil;

• Influência sobre o ambiente interior;

• Esfriamento dos espaços abaixo da coberta, no verão, provocado pela evapotranspiração das plantas, eventual economia de energia nos países tropicais;

• Diminuição das perdas de calor no inverno o que pressupõe economia de energia nos países mais frios;

• Aumento do isolamento térmico;

• Absorção do ruído;

• Prolongamento do tempo da cobertura em relação às coberturas somente impermeabilizadas;

• Melhora do grau de umidade do ar;

• Redução da carga de água que suportam as canalizações urbanas;

Os telhados verdes possuem características positivas no que diz respeito ao conforto e bem estar dos seus usuários, pois a cor verde atua de forma positiva no organismo humano, passando sensações de espaço, liberdade, harmonia e equilíbrio. Várias pesquisas em ambiência demonstram os resultados positivos ao se utilizarem coberturas verdes, refletindo no estado psicoemocional dos seus usuários. Proporciona também atividade terapêutica, como a jardinagem em si, envolvida na manutenção dos telhados verdes e a sensação de bem estar por amenizar o ambiente urbano com a utilização de vegetação (LAAR, 2001).

Nos países escandinavos, e em especial na Alemanha, vários projetos residenciais, comerciais e até industriais de arquitetura que compõem coberturas verdes, vêm obtendo sucesso e grande aceitação pelos usuários, favorecendo esteticamente o projeto final da edificação, até por se tratar de uma técnica de tradição nestes países (PECK, 2002). Conclui também, que os interessados recebem incentivos fiscais por adotar a cobertura verde em sua residência, obtendo créditos por área verde (m2). Se as cidades possuirem metade de seus imóveis com as coberturas verdes, a sensação térmica irá melhorar em até cinquenta por cento, com a diminuição da temperatura e o aumento da umidade relativa do ar.

No caso do Brasil, um país de clima tropical, em especial o Rio de Janeiro, onde se verificam temperaturas médias altas, as coberturas verdes podem ser exploradas de maneira bastante positiva. Os projetos de arquitetura cada vez mais enfatizam o paisagismo das edificações sendo os telhados são ainda poucos explorados. Em geral ficam como elemento a ser trabalhado no projeto final, conclui Araujo (2007).

De acordo com Givoni (1976), o aspecto estético do telhado verde talvez seja uma das questões mais compensadoras contribuindo para a arquitetura. Paisagistas acrescentam que as plantas emolduram e realçam um projeto arquitetônico, tornando-o mais receptivo tanto para o futuro morador quanto para os vizinhos, concorrendo para um equilíbrio estético local e o conforto visual dos moradores. Ainda, como já mencionado anteriormente, têm também relação o aspecto psicológico, tendo em vista que áreas verdes tendem a trazer um certo equilíbrio emocional, gerando assim indivíduos mais tranquilos na sociedade. Vários psicólogos recomendam a jardinagem como atividade para terapias, tendo a certeza

que o cultivo de plantas bem como trabalhar a sua manutenção, para a saúde das mesmas, fazem bem ao ser humano.

A jardinagem praticada para a manutenção dos telhados verdes também é uma atividade que representa o lazer dos seus usuários podendo cultivar espécies florísticas e até medicinais, podendo também essas espécies serem para fins culinários, como temperos, por exemplo. A possibilidade, inovadora, aqui apresentada, de agregar valor a essas espécies, é uma proposta bastante interessante, podendo o cultivo tornar-se lucrativo. Ressalta-se, no entanto, que nesse caso, será necessária mais atenção por parte do responsável pelo plantio, para garantir a integridade das plantas ali cultivadas, para a segurança alimentar, e a comercialização das mesmas (GOMEZ, 1998).

Segundo Mendiondo e Cunha (2004), um telhado verde leve (cobertura verde leve - CVL) com cerca de 15cm de espessura de solo é capaz de retardar o runoff proveniente de uma preciptação pluvial em cerca de 14mm, no momento de pico, isto significa, redução do volume inicial de escoamento. Os autores também concluíram que os custos tradicionais do telhado de barro sobre laje comparado ao do telhado verde é cerca de 10% maior.

Figura 2.5 - Comparação do coeficiente de runoff entre um telhado verde com uma cobertura tradicional. (fonte: LAAR 2001).

Figura 2.6 - Chuva acumulada durante 24 horas (14,6mm-Abril de 2003), analisou-se o escoamento superficial (runoff) entre um telhado tradicional e um telhado verde,

ambos com mesma inclinação. (fonte: MENTENS et al, 2005)

Como de conhecimento de técnicos e cientistas, a altura do solo ou substrato tem relação direta com a capacidade de retenção de água sobre o mesmo, reduzindo o escoamento. Porém Uhl e Schiedt (2008) concluíram em experimento realizado durante dois anos (Muenster University of Applied Sciences - Alemanha), em construções de grande escala e em condições reais de clima, que baixos coeficientes de escoamento superficial eram verificados no verão, em relação aos resultados dos meses frios que registravam índices mais elevados. A evapotranspiração influencia a capacidade de retenção dos solos nos períodos mais quentes do ano, promovendo uma redução mais acentuada da umidade do solo, aumentando a capacidade de retenção de água e reduzindo, consequentemente o coeficiente de escoamento superficial.

Segundo Palla et al. (2008), a influência da cobertura de vegetação nos telhados reduz significativamente o pico de escoamento responsável pelas enchentes em áreas urbanas, bem como um efeito de retardo no escoamento superficial. Em seus estudos de modelagem, o mesmo autor determinou que na hora do pico da enchente, o telhado verde contribuiu com um tempo de defasagem (efeito de detenção) entre 7 e 15 minutos após o pico de enxurrada, para diferentes tratamentos, com modelagens de conversão de cenários de 10%, 20% e 100% das

áreas impermeáveis dos telhados. O mesmo autor pode verificar a ação da evapotranspiração das culturas na redução da umidade do solo entre eventos de precipitação, fazendo com que em dias mais quentes, o solo seja capaz de reter maior quantidade de água, em função do seu ressecamento mais rápido (evapo- transpiração).

O benefício do conforto térmico realizado pela camada isolante promovida pelo telhado verde foi comprovada por Onmura (2000), que registrou diferença de 30 °C na temperatura na superfície interna de uma laje nua comparada com telhado verde, quando exposta a uma temperatura ambiente de 38°C durante o verão no Japão.

Os efeitos térmicos da água no substrato (solo) e na planta, para redução da temperatura nos ambientes, podem ser explicados, segundo Ottoni (1996), pelo seu calor específico, fazendo com que possa absorver ou liberar muito mais calor que qualquer outro material, com menor mudança de sua temperatura, caracterizado pelo processo de homeostasia da água.

O mesmo efeito de redução da temperatura interna foi comprovado por Vecchia (2005), utilizando uma cobertura com característica leve como telhado verde, registrando diferenças de até 8,0°C em relaç ão à temperatura ambiente (34°C), como pode ser verificado na Figura 2.7 e Fi gura 2.8, sendo que a amplitude térmica média foi de 9,2°C e no ambiente externo 21 ,4°C.

Figura 2.7 - a) Gráfico representativo do episódio de notável calor e tomado como referência para o estudo do comportamento e do desempenho térmico sistema de

cobertura verde (CVL), construída no Campus da USP – São Carlos (SP)

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Figura 2.8 - b) Dispostas as temperaturas superficiais internas de cinco protótipos: 1. aço galvanizado; 2. fibrocimento ondulada; 3. laje premoldada cerâmica inclinada

(sem telhas) e com impermeabilização de cor branca com resina de óleo vegetal (Ricinus communis); 4. Cobertura verde leve (CVL) e 5. Telhas de cerâmica. (fonte:

VECCHIA, 2005)

b